CN106817086A - 一种用于微波功率放大电路的供电臂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于微波功率放大电路的供电臂，包括功率管和开路电容，所述开路电容设置在距功率管较1/4工作波长处，所述开路电容的负极通过开路线与功率管相连接，所述开路电容的正极与地相连接，其特征在于：在所述开路电容、功率管之间并联有匹配电容，所述匹配电容的负极通过开路线之一部分与功率管相连接，所述匹配电容的正极与地相连接，所述匹配电容的容值小于开路电容的容值，能够大大缩减供电臂使用的开路线长度，并且可根据实际需要调整匹配电容的容值，以进一步缩减开路线长度。该方案适用于所有频段，尤其适用于缩短P波段或L波段供电臂的长度，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及微波信号处理技术领域，具体涉及一种用于微波功率放大电路的供电臂。
背景技术
目前，微波功率放大电路在进行电路设计时，最通用的供电臂设计方案是在供电臂上距离功率管1/4工作波长处，放置一个对应频率的开路电容，这样使得供电臂相对于功率管的阻抗无限大，即供电臂呈开路状态，从而使得功率管的输出信号不会从供电臂上泄露，减少输出信号损失。此方案的另一优点是该1/4波长线相对于工作频率的二次谐波呈短路状态，因此可以将功率管由于非线性而产生的二次谐波输出信号从供电臂上耦合到地，从而达到抑制功率管二次谐波输出的目的。
但是，这种1/4波长开路线供电臂设计方案所需使用的PCB板面积直接受限于工作频率。例如，在使用ROGERS4350B板材时，S波段3.1GHz频率的1/4波长是14.2mm，L波段1.3GHz频率的1/4波长是34.1mm，P波段450MHz频率的1/4波长线是98.6mm，这还仅仅是供电臂开路线的长度。由于在工程实践中，往往对功率放大电路的PCB面积有较大限制，在进行功率放大电路的板级设计时，这种1/4波长开路线供电臂方案，通用于S波段和C波段及以上波段，L波段部分使用，P波段则不予考虑。在诸如P波段这样的低频段，常见的供电臂设计方案则是在供电臂与功率管之间放置电感或磁珠，用来遏制输出信号通过供电臂的泄露。但是，电感或磁珠所需空间体积更大，成本也更高，如一个最大电流5A的电感或磁珠的成本一般是开路电容的5-10倍。而且这种方法对二次谐波没有任何抑制作用，无法改善低频段功率放大器的二次谐波特性。同时电感或磁珠还会在其上产生额外的电压降落，使得功率管上实际得到的工作电压低于电源电压，导致功率管输出功率的减少。针对这些问题，急需提出一种能有效缩减供电臂上开路线长度的方法，使低频段下供电臂设计也可采用开路线，从而提高功率放大电路的功率转换效率、输出功率及二次谐波抑制能力。
发明内容
本发明的目的是克服现有低频段供电臂设计方案不能对二次谐波实施抑制和成本较高的问题。本发明的用于微波功率放大电路的供电臂，在开路电容、功率管之间并联有匹配电容，匹配电容的容值小于开路电容的容值，能够大大缩减供电臂的开路线长度，并可根据实际需要调整匹配电容的容值，以进一步缩减供电臂的开路线长度。该方法适用于所有频段，尤其适用于缩短P波段或L波段供电臂的长度，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于微波功率放大电路的供电臂，包括功率管和开路电容，所述开路电容设置在距功率管较1/4工作波长处，所述开路电容的负极通过开路线与功率管相连接，所述开路电容的正极与地相连接，其特征在于：所述开路电容、功率管之间并联有匹配电容，所述匹配电容的负极通过开路线之一部分与功率管相连接，所述匹配电容的正极与地相连接，所述匹配电容的容值小于开路电容的容值，所述匹配电容安装在开路线上开路电容与功率管间。
前述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述供电臂的工作频率为450MHz，此时，开路电容的容值为100pF。
前述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述匹配电容的容值越大，所述微波功率放大电路的供电臂开路线的长度越短，且匹配电容的容值小于开路电容的容值。
前述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述匹配电容的容值为47 pF，所述微波功率放大电路的供电臂开路线的长度为53.6mm。
前述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述匹配电容的容值为68 pF，所述微波功率放大电路的供电臂开路线的长度为42.1mm。
前述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述功率管的阻抗为10Ω。
本发明的有益效果是：本发明的用于微波功率放大电路的供电臂，在开路电容、功率管之间并联有匹配电容，匹配电容的容值小于开路电容的容值，能够大大缩减供电臂的开路线长度，并且可根据实际需要调整匹配电容的容值，以便进一步缩减供电臂开路线长度；本发明适用于所有频段，尤其是在P波段或L波段对供电臂开路线长度的缩短，优势相当明显，且电路简单易实现，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是典型的使用1/4波长开路线的供电臂原理图；
图2是450MHz下图1中1/4波长开路线的版图；
图3是450MHz下图1供电臂的仿真结果；
图4是本发明的用于微波功率放大电路的供电臂原理图；
图5是450MHz下本发明的用于微波功率放大电路的典型开路线版图；
图6是450MHz下本发明的匹配电容的容值为47 pF时的仿真结果；
图7是450MHz下本发明的匹配电容的容值为68pF时的仿真结果。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
图1所示为典型的使用1/4波长开路线的供电臂原理图，开路电容设置在距离功率管1/4波长处，图2所示为450MHz下图1中使用的1/4波长开路线的版图，使用ROGERS4350B板材，厚度0.762mm，该1/4波长开路线的长度为98.6mm，开路电容的容值为100pF，98.6mm的开路线长度，明显不适合有面积要求时的板材布局。
所述功率管的阻抗为10Ω，图3的仿真结果显示，该设计只有10/13619的信号从供电臂上泄露，可以忽略不计。
本发明的用于微波功率放大电路的供电臂，如图4所示，包括功率管和开路电容，开路电容的负极通过开路线与功率管相连接，开路电容的正极与地相连接，开路电容、功率管之间并联有匹配电容，匹配电容的负极通过上述开路线之一部分与功率管相连接，匹配电容的正极与地相连接，所述匹配电容的容值小于开路电容的容值，匹配电容安装在开路电容与功率管之间，匹配电容的容值越大，所述微波功率放大电路的供电臂的开路线长度越短。
图5所示为本发明450MHz下匹配电容的容值为47 pF、开路电容的容值为100pF时的开路线版图，开路线长度明显缩短。
若图4中的匹配电容的容值为47 pF、开路电容的容值为100pF，450MHz下所述微波功率放大电路的供电臂开路线长度为53.6mm。图6的仿真结果显示只有10/16800的信号从供电臂上泄露，对比于典型的1/4波长开路线设计，信号泄露几乎一样，但开路线长度却缩减到了53.6mm，仅为一半左右；
若图4中的匹配电容的容值为68 pF、开路电容的容值为100pF，450MHz下所述微波功率放大电路的供电臂开路线长度为42.1mm，图7的仿真结果显示只有10/16800的信号从供电臂上泄露；
实际设计中，可以根据需要调整匹配电容的容值，从而影响开路线的缩减范围，规律是匹配电容越大，开路线缩减的越多，但是不能超过开路电容的容值。
综上所述，本发明的用于微波功率放大电路的供电臂，在开路电容、功率管之间并联有匹配电容，匹配电容的容值小于开路电容的容值，能够大大缩减供电臂的开路线长度，并且可根据实际需要调整匹配电容的容值，以进一步缩减开路线长度。本发明适用于所有频段，尤其在P波段和L波段对供电臂的缩短效果相当明显，电路简单且易实现，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种用于微波功率放大电路的供电臂，包括功率管和开路电容，所述开路电容设置在距功率管较1/4工作波长处，所述开路电容的负极通过开路线与功率管相连接，所述开路电容的正极与地相连接，其特征在于：所述开路电容、功率管之间并联有匹配电容，所述匹配电容的负极通过开路线之一部分与功率管相连接，所述匹配电容的正极与地相连接，所述匹配电容的容值小于开路电容的容值，所述匹配电容安装在开路电容与功率管之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述匹配电容的容值越大，所述微波功率放大电路的供电臂开路线的长度越短，且匹配电容的容值小于开路电容的容值。
3.根据权利要求1所述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述供电臂的工作频率为450MHz，此时，开路电容的容值为100pF。
4.根据权利要求1所述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述匹配电容的容值为47 pF，所述微波功率放大电路的供电臂开路线的长度为53.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述匹配电容的容值为68 pF，所述微波功率放大电路的供电臂开路线的长度为42.1mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于微波功率放大电路的供电臂，其特征在于：所述功率管的阻抗为10Ω。
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Citations (4)
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| CN101502011A (zh) * | 2006-08-09 | 2009-08-05 | 日立金属株式会社 | 高频部件以及用于它的高频电路 |
| CN106505952A (zh) * | 2016-10-30 | 2017-03-15 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种脉冲固态功率放大器及设计方法 |
| CN206835051U (zh) * | 2017-03-22 | 2018-01-02 | 江苏博普电子科技有限责任公司 | 一种用于微波功率放大电路的供电臂 |
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- 2017-03-22 CN CN201710172827.4A patent/CN106817086A/zh active Pending
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